具体描述
塑性变形与加工工艺：金属材料的微观结构与宏观性能调控 本书聚焦于金属材料在复杂应力状态下的塑性变形机理、先进加工工艺的原理与实践，以及由此带来的材料微观结构演变及其宏观力学性能的精确调控。 本书并非探讨聚合物的耐温特性或复合材料的界面行为，而是深入扎根于固体力学的核心领域——金属塑性，全面解析从原子尺度位错运动到宏观构件成形的全过程。 --- 第一部分：金属塑性变形的微观基础与本构关系 本部分奠定理解金属材料力学行为的理论基石，侧重于描述和预测材料在承载过程中的非线性响应。 第一章：晶体塑性与位错理论的深入解析 本章首先回顾金属的晶体结构，重点剖析塑性变形的根本驱动力——位错的产生、运动、交割与湮灭。详细阐述了刃型位错和螺型位错的 Burgers 矢量与滑移系统，并引入了线缺陷理论在描述宏观应变场中的应用。深入探讨了在单晶体和多晶体中，应力集中对位错源的激活机制。 核心内容： 弹性模量与剪切模量的关系；米塞斯屈服准则在晶体塑性中的局限性与修正；位错密度与硬化率的关系。 关键模型： 塞勒-奥罗旺（Taylor-Orowan）模型在多晶材料平均场分析中的应用，以及对 Hall-Petch 关系在纳米晶材料中失效机制的讨论。 第二章：金属材料的本构关系与状态方程 本章将塑性理论提升至连续介质力学的层面，构建描述材料应力-应变路径依赖性的数学模型。重点讨论了应变硬化、应变率敏感性以及温度效应对流动应力的耦合影响。 流动应力模型： 详细分析了经典的 Luders 变形、贝奇纳（Bauschinger）效应和应变老化现象。引入了基于物理机制的本构方程，如 Zerilli-Armstrong 模型和 Voce 模型，并探讨了其在高温蠕变和动态再结晶过程中的适用性。 粘塑性与蠕变： 专门设立章节讨论高温下金属的粘塑性行为。阐述了牛顿流体与非牛顿流体在描述金属蠕变速率上的差异，并利用 Norton-Bailey 方程描述稳态蠕变，结合能量耗散原理解释瞬态蠕变阶段的动力学。 第三章：弹塑性断裂力学基础 本章将塑性理论与断裂预测相结合，关注材料损伤的起始与扩展。不同于线弹性断裂力学，本章聚焦于裂纹尖端塑性区的形成和尺寸确定。 关键概念： 裂尖塑性区模型的演变（如 Dugdale 模型和 Irwin 模型在塑性修正后的应用）；弹塑性断裂参数——J 积分的物理意义和计算方法；裂纹尖端张开位移（CTOD）与断裂韧性的关联。 数值方法： 引入了内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟裂纹萌生与扩展过程中的优势，以及其与有限元分析的耦合技术。 --- 第二部分：先进金属加工工艺的原理与控制 本部分从工程应用角度出发，深入解析如何通过精确的力学控制实现对金属构件的几何形状、内部组织和最终性能的优化。 第四章：冷塑性加工过程的数值模拟与优化 本章侧重于室温下的大变形加工，如轧制、锻造、挤压和拉拔等。强调了数值模拟在指导工艺设计中的核心作用。 有限元分析（FEA）的实施： 详细介绍了在深冲、拉深等复杂成形过程中，如何选择合适的单元类型（如四面体、六面体）、接触算法（如罚函数法、增广拉格朗日法）以及边界条件设置。讨论了磨损模型在模具寿命预测中的应用。 缺陷控制： 针对冷加工中常见的起皱、破裂、应变不均匀等问题，从应力分布和材料流动路径的角度进行分析，并提出具体的工艺参数（如润滑剂选择、压边力控制）的优化策略。 第五章：高温塑性加工与微结构演变 高温加工（如热轧、热锻）的独特之处在于材料在变形过程中，微观结构会同时发生动态回复和动态再结晶。 动态再结晶动力学： 本章核心在于量化再结晶的启动温度和临界应变。引入了基于晶粒尺寸和晶界迁移率的动力学模型。 残余应力与热耦合： 探讨了高温加工中热-力耦合效应的重要性，即温度梯度对材料内部残余应力分布的影响。分析了快冷和缓冷对相变组织（如贝氏体、马氏体）调控的间接影响。 第六章：先进塑性成形技术：特种加工方法 本章介绍那些利用非常规应力状态或能量输入来实现传统方法难以达成的塑性变形和组织控制的技术。 高能/高应变率加工： 深入研究爆炸成形、冲击压缩等技术，重点分析材料在极高应变率下的本构响应，以及形成的超细晶粒结构（UFG）。 精密塑性加工： 探讨旋压、辊锻等精密成形技术，如何通过多轴应力状态实现高精度尺寸控制，以及对材料表层晶粒取向的定向调控，以期获得优异的疲劳性能。 --- 第三部分：微观结构调控与性能提升 本书的最终目标是将塑性变形的理论与实践转化为可量化的宏观性能提升，特别是针对疲劳、蠕变和耐腐蚀性。 第七章：塑性变形对疲劳寿命的影响 疲劳损伤是金属结构失效的主要原因。本章从塑性形变的角度，阐释低周和高周疲劳的内在机制。 塑性应变累积模型： 侧重于 Coffin-Manson 关系，探讨塑性应变幅度与疲劳寿命的关系。分析了塑性滞回环的面积与能量耗散之间的关联。 微裂纹的萌生与扩展： 讨论了位错的局部富集（如高密度孪晶带或剪切带）如何成为疲劳微裂纹的优先萌生源，并介绍了裂纹扩展速率的 Paris 定律及其在塑性载荷下的修正。 第八章：结构与性能的逆向设计 本章将前述的塑性理论、加工工艺与最终的材料使用环境相结合，实现“以性能求工艺”的逆向工程思路。 织构演变与各向异性： 研究特定的轧制或锻造路径如何诱导出目标晶体取向（织构），并利用这些织构来增强特定方向的力学性能（如提高深冲件的垂直拉伸强度或改善超塑性性能）。 残余应力分析与消除： 详细分析冷/热加工后结构内部的残余应力分布，并介绍如喷丸、低周疲劳预处理等技术，如何通过诱导“有利的”压应力来提升构件的服役寿命和抗屈曲能力。 --- 总结与展望： 本书结构严谨，内容深入，是材料科学、机械工程和固体力学领域研究人员及工程师理解和掌握金属塑性变形精髓的必备参考书。它详尽阐述了金属在力与热作用下的内在规律，为设计更可靠、更高效的金属构件提供了坚实的理论和方法论基础。本书强调的是金属材料的形变能力、晶体学控制和工艺依赖性，与聚合物的化学结构稳定性或复合材料的界面粘接问题无直接关联。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有